TRENNVERFAHREN (FMS)

1
KSO
TRENNVERFAHREN (FMS)
Skript Trennverfahren (FMS) – V1.0 09/13 | © Bor

2
INHALTSVERZEICHNIS
"TRENNVERFAHREN"
1. Vom Steinsalz zum Kochsalz........................................................................... 03
1.1 Manuelle Auslese................................................................................. 03
1.2 Sedimentation..................................................................................... 03
1.3 Dekantieren......................................................................................... 04
1.4 Filtration............................................................................................. 04
1.5 Eindampfen......................................................................................... 05
2. Trinkwasser aus Salzwasser........................................................................... 06
3. Weitere Trennverfahren................................................................................ 07
3.1 Schwimmtrennung............................................................................... 07
3.2 Scheidetrichter..................................................................................... 07
3.3 Zentrifugation...................................................................................... 08
3.4 Extraktion............................................................................................ 08
3.5 Chromatographie................................................................................. 09
3.5.1 Papierchromatographie............................................................... 09
3.5.2 Dünnschichtchromatographie....................................................... 09
3.5.3 Säulenchromatographie............................................................... 10
3.5.4 Gaschromatographie................................................................... 10
4. Aufgaben zum Thema Trennmethoden.......................................................... 11
5. Rätsel zum Thema Trennen - mischen............................................................ 13
6. Test Trennmethoden..................................................................................... 14

3
1. Vom Steinsalz zum Kochsalz
In der Natur kommt Steinsalz (Bild rechts) in grossen Lagerstätten
vor. Untersucht man einen rohen Steinsalzbrocken, so erkennt
man, dass Steinsalz ein Gemisch aus __________________ und
___________ ist. Wie lässt sich daraus der Reinstoff
________________ abtrennen?
Wir werden im Folgenden einige Trennverfahren kennenlernen.
1.1 Manuelle Auslese
Trennverfahren
Wie geht man vor?
Manuelle Auslese
Dieses Trennverfahren wäre beim Steinsalz aber zu mühsam und zu zeitaufwändig.
Ausserdem wäre eine vollständige Trennung nicht möglich.
Zur Trennung nutzt man die unterschiedliche _________________ der Stoffe in Wasser aus.
___________________ ist in Wasser gut löslich, das ______________ dagegen kaum. Gibt
man Wasser zu zerkleinertem Steinsalz, erhält man eine ___________________________:
Das Kochsalz löst sich auf, das Begleitgestein setzt sich am Gefässboden ab.
Aufgabe I:
Beobachten Sie die gezeigten Experimente und notieren Sie sich die wichtigsten
Erkenntnisse.
1.2 Sedimentation
Trennverfahren
Beobachtungen
Sedimentation

4
Aufgabe II:
Skizzieren Sie die Trennung eines Gemisches durch die oben genannte Trennmethode.
Es gibt zwei Möglichkeiten nach der oben genannten Trennmethode weiterzufahren:
1.3 Dekantieren
Trennverfahren
Vorgehen
Dekantieren
Durch dieses Trennverfahren erfolgt nur eine grobe Trennung von Salz und Gestein.
Aufgabe III:
Skizzieren Sie die Trennung eines Gemisches durch die oben genannte Trennmethode.
Noch ist die Lösung allerdings durch Verunreinigungen getrübt. Deshalb wählt man besser
folgende Variante:
1.4 Filtration
Trennverfahren
Erklärung
Filtration

5
Versuchen Sie dazu noch das untenstehende Bild über diese Trennmethode zu beschriften.
Ein _________ wirkt wie ein Sieb mit sehr
feinen __________. Die unlöslichen
Bestandteile der ____________ verbleiben
aufgrund ihrer ________ als Rückstand auf
dem ________. Das gelöste Salz hingegen
kann die _______ ungehindert passieren. Die
hindurchgeflossene Lösung, das ________, ist
klar und schmeckt salzig.
Gewinnung von Kochsalz aus einer Salzlösung:
Um aus dem Filtrat (aus der Filtration) das feste Kochsalz zu gewinnen, muss das
____________ entfernt werden. Eine Möglichkeit wäre, das Wasser an der Luft
______________ zu lassen. Diese Methode ist jedoch sehr zeitraubend. Schneller geht es,
wenn man die Salzlösung bis zum ___________ erhitzt.
1.5 Eindampfen
Trennverfahren
Wieso geht Trennung?
Eindampfen
Aufgabe IV:
Skizzieren Sie die Trennung eines Gemisches durch die oben genannte Trennmethode.

6
2. Trinkwasser aus Salzwasser
Lesen Sie den beiliegenden Text und beantworten Sie folgende Fragen:
a) Wieso kann man Meerwasser nicht trinken?
b) Erklären Sie in Worten, wie aus dem Meerwasser reines Wasser gemacht wird (siehe
Abb. 11).
c) Was ist eine Destillation? Welche Stoffe kann man damit trennen?
d) Zeichnen Sie eine Destillationsapparatur (nach heutigem Standard) und überlegen Sie
sich, weshalb es den jeweiligen Teil der Apparatur braucht.
e) Wieso ist es wichtig, dass man eine Destillationsapparatur kühlt? Erklären Sie die
Vorgänge, die dabei ablaufen.
f) Nennen Sie Eigenschaften von destilliertem Wasser.
g) Wie kann man destilliertes Wasser wieder trinkbar machen?
h) Wieso kann man Alkohol und Wasser nicht vollständig trennen durch Destillation?
Aufgabe V:
Vergleichen Sie destilliertes Wasser, Meerwasser und Regenwasser (Geschmack, Reinstoff
oder Stoffgemisch, Entstehungsweise).
Aufgabe VI:
Stellen Sie zusammen, bei welchen aus dem Alltag bekannten Vorgängen die Destillation
eine entscheidende Rolle spielt.

7
3. Weitere Trennmethoden
3.1 Schwimmtrennung
Trennverfahren
Wie geht Trennung?
Schwimmtrennung
Aufgabe VII:
Skizzieren und beschreiben Sie, wie man ein Gemisch aus Plastikschnipsel und Sand mithilfe
der oben genannten Trennmethode trennen kann.
3.2 Scheidetrichter
Trennverfahren
Wie geht Trennung?
Scheidetrichter
Mit dieser Trennmethode (siehe Bild links) kann man nur
Gemische trennen, welche aus flüssigen, nicht ineinander
mischbaren Stoffen bestehen. Sobald Feststoffe im Gemisch
vorhanden sind, wird die Trennung nicht vollständig
ablaufen, da der Feststoff (oder Teile davon) im Ablauf
stecken bleibt.

8
3.3 Zentrifugation
Trennverfahren
Wie geht Trennung?
Zentrifugation
Beim Zentrifugieren wird eine Emulsion oder eine Suspension in ein starkwandiges
Reagenzglas gegeben und in eine
Zentrifuge gehängt. Durch eine
schnelle Rotation entsteht eine
Fliehkraft, wobei der Stoff mit der
größeren Dichte ganz außen an den
Boden des Reagenzglases "flieht".
Aufgabe VIII:
Beim Zentrifugieren werden in schnell rotierenden Trommeln die Gemischbestandteile
mit der grösseren Dichte nach aussen geschleudert.
a) Welche Gemische kann man auf diese Weise trennen?
b) Nennen Sie Beispiele für Zentrifugen im Haushalt.
3.4 Extraktion
Trennverfahren
Worauf basiert diese Trennung?
Extraktion
Bei der Extraktion wird ein Stoff aus einer Flüssigkeit, aus einem Feststoff oder aus einem
Gas mit einem Lösungsmittel abgetrennt. Das Lösungsmittel wird auch Extraktionsmittel
genannt und ist geeignet, wenn es den zu extrahierenden Stoff löst, die anderen
Bestandteile jedoch nicht. Das Gemisch aus extrahiertem Stoff und Lösungsmittel nennt man
Extrakt.

9
3.5 Chromatographie
Die Chromatografie wurde von dem russischen Biologen Michael Tswett (1872-1919) im
ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts erstmals zur Trennung von Farbstoffen aus Pflanzen
angewandt. Es handelt sich dabei um ein Stofftrennungsverfahren, bei dem sich die Stoffe
aufgrund unterschiedlicher Wechselwirkungen (Löslichkeit oder Adsorption) ihrer
Komponenten mit einer zugegebenen Phase auftrennen.
Aufgabe IX:
Führen Sie den von der Lehrperson erklärten Versuch zur Papierchromatographie durch.
3.5.1 Papierchromatographie
Friedlieb Ferdinand Runge (1795-1867) legte mit seinen einfachen Papierchromatogrammen
die Grundlagen für die moderne Chromatografie. Bei der Papier-
Chromatografie (PC) wird zum Beispiel ein Farbstoffgemisch auf einem punktförmigen
Startpunkt eines Filterpapiers aufgetragen. Dann stellt man das Papier in einen Standzylinder
und gibt ein geeignetes Lösungsmittel wie ein Ethanol-Wasser-Gemisch hinzu. Das Papier
saugt sofort von unten her Wasser und dann Ethanol auf. Das Papier ist das Trägermaterial
und stellt zusammen mit dem aufgesaugten Wasser die stationäre Phase dar. Die gelösten
Farbstoffe steigen mit dem Ethanol auf. Manche Farbstoffe lösen sich besser in Ethanol,
manche schlechter. Die weniger löslichen Farbstoffe werden vom Ethanol weniger
zurückgehalten und steigen schneller auf. So trennt sich das Farbstoffgemisch in seine
Komponenten. Der aufsteigende Ethanol als Fließmittel wird als mobile Phase bezeichnet.
3.5.2 Dünnschichtchromatographie
Bei der Dünnschicht-Chromatografie (DC) werden anstelle von Papier fein pulverisierte
Materialien wie Kieselgel, Cellulose oder Aluminiumoxid auf dünne Glasplättchen
aufgetragen. Sie beruht auf dem gleichen Prinzip wie die Papier-Chromatografie. Ihre
Vorteile liegen in einer schnellen Laufzeit und in einer hohen Nachweisempfindlichkeit. Die
Trägermaterialien sind im Handel als fertige DC-Folien erhältlich. Die Methoden der
Dünnschicht-Chromatografie entwickelte der deutsche Pharmazeut Egon Stahl (1924-1986).
Mit Hilfe dieser Methode kann man beispielsweise die Farbstoffe in den Blättern von
Laubbäumen bestimmen.

10
Aufgabe X:
Halten Sie das Wichtigste aus dem gezeigten Youtube-Film fest.
3.5.3 Säulenchromatographie
Bei der von Michael Tswett entwickelten Säulen-Chromatografie (SC) dient ein Glasrohr, das
mit einem Trägermaterial gefüllt ist, zum Chromatografieren. Tswett verwendete
pulverisiertes Calciumcarbonat, das er in Petrolether aufschlämmte. Heute verwendet man
Kieselgel, Cellulose, Stärke oder
Aluminiumoxid als stationäre
Trägermaterialien. Gibt man auf die
Säule einen Petrolether-Extrakt von
grünen Blattfarbstoffen, läuft das
mobile Fließmittel nach unten, und
die Pflanzenfarbstoffe trennen sich
auf. Die Säulen-Chromatografie
eignet sich besonders zum
Auftrennen
Stoffmengen.
größerer
3.5.4 Gaschromatographie
Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden Verfahren entwickelt, bei denen Gase als mobile Phase
bei der Chromatografie dienten.
Bei der Gas-Chromatografie (GC)
lassen sich Gemische aus Gasen
oder verdampfbaren (in der Regel
organischen) Stoffen trennen. Als
mobile Trägergase dienen Helium,
Argon, Stickstoff oder einfach Luft
wie in unserem Beispiel. Statt
einer Säule werden spiralförmige
Rohre mit geringem Durchmesser

11
(wenige Millimeter) verwendet, durch die der Gasstrom geleitet wird. Die Säulen werden mit
einem Trägermaterial (meist Kieselgel mit Siliconöl) als stationäre Phase befüllt. Das zu
anlaysierende Stoffgemisch wird mit Hilfe einer Mikrospritze vor der Trennsäule am
Probeneinlass in den Gasstrom injiziert.
4. Aufgaben zum Thema Trennmethoden
Aufgabe XI:
Gib für jeden Gemischtyp geeignete Trennverfahren an und gib an, aufgrund welcher
Eigenschaft die Trennung erfolgt.
Gemischtyp Trennverfahren zur Trennung genutzte
Gemenge
Eigenschaft
Suspension
Emulsion
Rauch
Lösung
Aufgabe XII:
In welcher Eigenschaft müssen sich die Komponenten einer Lösung unterscheiden, damit
eine Trennung durch Destillation möglich ist? Nenne ein Beispiel für eine Lösung, die sich
durch Destillation trennen lässt.
Erkläre im Teilchenmodell, wieso die Stoffe sich in obiger Stoffeigenschaft unterscheiden.

12
Aufgabe XIII:
Wie kann man folgende Gemische in die einzelnen Komponenten auftrennen?
Skizziere den Trenngang und gib jeweils die Art des Gemischs an.
a) Gold/ Eisen / Kochsalz / Alkohol
b) Essig / Öl
c) Iod-Pulver / Salz
d) Aceton-Wasser-Lösung
e) Butter/Salz
Aufgabe XIV:
Erkläre im Teilchenmodell, wie sich ein Reinstoff von einem Gemisch unterscheidet.
Aufgabe XV:
Klassiere folgende Gemische: heterogen/homogen und Gemischname bzw. Reinstoff
Meerwasser .........................................................
Zuckerwatte .........................................................
Luft .........................................................
Wolke .........................................................
Styropor ........................................................
Salatsauce .........................................................
Schlamm .........................................................
Brunnenwasser .........................................................
dest. Wasser .........................................................
Bronze .........................................................
Zucker/Salz .........................................................
Alkohol .........................................................
Wein .........................................................
Bodylotion .........................................................
Nagellackentferner .........................................................
Gold .........................................................

13
5. Rätsel zum Thema Trennen – mischen
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(1) Durch welches Trennverfahren erhält man Branntwein?
(2) Ein Stoffgemisch, das die Autofahrer im Herbst behindert.
(3) Vorgang bei der Trennung einer Kochsalz-Lösung
(4) „Karussell“ zur Trennung von Suspensionen oder Emulsionen
(5) Gemisch aus Wasser und Öl
(6) Stoffgemische, in denen sich einzelne Bestandteile erkennen lassen, sind . . .
(7) Rohstoff für die Salzgewinnung
(8) Fachausdruck für „herauslösen“
(9) Feste Teilchen in Luft bilden einen . . .
(10) Trennverfahren für Suspensionen
(11) Mischung verschiedener Metalle
(12) Trennverfahren für Farbstoffe
(13) Lehmwasser ist eine . . .
Gib das Lösungswort an:
Es bezeichnet ein Trennverfahren für Suspensionen.

14
6. Test Trennmethoden
Kreuzen Sie die richtigen Aussagen an:
1. Reinstoffe
A teilt man ein in homogene und in heterogene Reinstoffe,
B sind reine Stoffe wie klares Meerwasser oder gereinigtes Messing,
C enthalten im Prinzip nur einen Stoffbestandteil,
D bestehen aus gleichartigen Teilchen,
E sind streng genommen stets auch Gemische.
2. Ein Gemisch ist homogen, wenn
A es nur aus einem Bestandteil besteht,
B es als Suspension oder Lösung vorliegt,
C eine Flüssigkeit in der Luft als Nebel verteilt ist,
D es als Gemisch wie ein Reinstoff aussieht,
E es als Gasgemisch vorliegt.
3. Ein Gemisch ist heterogen,
A wenn es zwei oder mehr Bestandteile enthält,
B wenn es als Lösung vorliegt,
C wenn ein Feststoff in einem Gas verteilt ist,
D wenn zwei Flüssigkeiten als Emulsion vorliegen,
E wenn ein Gas so in einer Flüssigkeit verteilt ist, dass ein Schaum vorliegt.
4. Lösungen sind Stoffgemische, die
A bereits getrennt worden sind,
B homogen sind,
C aus einer Flüssigkeit bestehen, in der ein Feststoff, eine andere Flüssigkeit oder ein gasförmiger
Stoff verteilt ist,
D man durch Filtration trennen kann,
E durch Sedimentation entstehen.
5. Die Gewinnung von Trinkwasser aus dem Meer
A erfolgt nach den üblichen Trennverfahren für Suspensionen,
B wird nur in südlichen Ländern durchgeführt, weil dort der Salzgehalt des Meerwassers niedriger
ist,
C erfolgt am preiswertesten nach dem Verdunstungsverfahren

15
6. Die Gewinnung von Salz aus dem Meerwasser
A erfolgt durch Verdunstung,
B wird in südlichen Ländern durchgeführt, weil dort das Salz leichter verdunstet,
C könnte auch durch Filtration erfolgen,
D wird in Deutschland unterirdisch in Salzbergwerken durchgeführt, um Umweltbelastungen zu
vermeiden.
7. Ein wichtiges Trennverfahren ist
A die Sublimation, G die Emulsion,
B die Destillation, H die Filtration,
C die Kondensation, I die Extraktion,
D die Suspension, J die Legierung,
E die Chromatographie, K die Sedimentation,
F die Siedetemperatur, L das Aerosol.
8. Die unterschiedliche Dichte der Bestandteile eines Gemischs
A wird bei der Trennung des Gemischs durch Destillation angewandt,
B spielt eine wichtige Rolle bei dem Schwimm/Sink-Verfahren,
C ist die Grundlage der Sedimentation und des Dekantierens,
D wird bei der Branntweinherstellung genutzt,
E kann nur bei homogenen Stoffgemischen zur Trennung angewandt werden.
9. Die unterschiedliche Löslichkeit von Mischungsbestandteilen ist die Grundlage der
Stofftrennung
A durch Destillation,
B von Farbstoffen durch Chromatographie,
C von Flüssigkeitsgemischen durch Eindampfen,
D durch Extraktion.
10. Bei der Destillation
A werden meist Flüssigkeitsgemische getrennt,
B wird die unterschiedliche Schmelztemperatur der einzelnen Bestandteile zur Trennung genutzt,
C verdampft bevorzugt die Flüssigkeit mit der höheren Siedetemperatur,
D kondensiert zuerst der Dampf der Flüssigkeit mit der höheren Siedetemperatur,
E spielt die Sublimation eine entscheidende Rolle.
11. Bei der Extraktion
A wird eine Lösung getrennt,
B bildet sich eine Lösung,
C erfolgt eine Trennung aufgrund der unterschiedlichen Partikelgröße,
D können nur Farbstoffe getrennt werden.